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裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為裝配式建筑三大結(jié)構(gòu)體系之一，具有抗震性能好、建筑品質(zhì)高、制作簡單、施工快、綠色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合北京建誼集團(tuán)承建的成壽寺項(xiàng)目實(shí)際工程，詳述裝配式鋼結(jié)構(gòu)在保障房項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢。

項(xiàng)目概況

北京豐臺區(qū)成壽寺B5地塊定向安置房項(xiàng)目是全國裝配式建筑科技示范項(xiàng)目，北京市首個裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目的示范工程。本項(xiàng)目總用地面積6691.2㎡，擬建4棟9~16層裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，總建筑面積31685.49㎡，其中地上建筑面積20055.49㎡（包含住宅建筑面積18655.49㎡，配套公建面積1400.00㎡），地下建筑面積為11630.00㎡，綠地率30%，容積率3.0。本項(xiàng)目采用開發(fā)、設(shè)計(jì)、施工運(yùn)維全生命周期管理模式。

工程采用裝配化全鋼結(jié)構(gòu)，所有鋼柱、鋼梁及鋼筋桁架樓承板均為工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配化安裝，比傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)縮短工期50%以上。在確保施工質(zhì)量的前提下，絕對建造時間僅用60天。目前已完成封頂，正處于二次結(jié)構(gòu)施工階段。

裝配式技術(shù)應(yīng)用情況

1、主要部品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊，再進(jìn)一步進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的部品設(shè)計(jì)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的鋼結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件（圖2.2）、預(yù)制PC外墻（圖2.3）、預(yù)制蒸壓砂加氣條板內(nèi)、外墻（圖2.4），大大減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量，為建筑規(guī)模量化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)，顯著提高構(gòu)配件的生產(chǎn)效率，有效地減少材料浪費(fèi)，節(jié)約資源，節(jié)能降耗。

圖 2.2 標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)樓梯構(gòu)件

圖 2.3 預(yù)制PC外墻構(gòu)件

圖2.4預(yù)制蒸壓砂加氣條板內(nèi)、外墻構(gòu)件

2、 結(jié)構(gòu)專業(yè)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)形式采用鋼框架-鋼板剪力墻及阻尼器結(jié)構(gòu)形式。柱網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)6.6m*6.6m，鋼柱：主要采用口400、 口350方管柱/箱型柱并內(nèi)灌C50自密實(shí)混凝土；鋼梁主要采用H350*150焊接H型鋼梁，并將梁偏心布置將保證室內(nèi)無梁無柱。抗側(cè)力構(gòu)件采用阻尼器和鋼板剪力墻，樓板采用鋼筋桁架樓承板及鋼筋桁架疊合樓板。外墻體系采用砂加氣條板+保溫裝飾一體板及預(yù)制混凝土掛板。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及裝配化設(shè)計(jì)

所有樓屋面均采用鋼筋桁架樓承板，無底模、免支撐，大大提高了樓屋面板的施工效率，比傳統(tǒng)腳手架支?，F(xiàn)澆樓板節(jié)省40%以上的工期；

BIM模型中的鋼筋桁架樓承板

工程1#樓和4#樓采用墻板式阻尼器這一新技術(shù)，既提高了結(jié)構(gòu)的安全性，又避免了對住宅戶型的影響，建筑空間可以靈活分割；2#樓和3#樓采用組合鋼板剪力墻這一抗側(cè)力體系，既有效地解決了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力問題，提高了結(jié)構(gòu)延性和抗震性能的同時也降低了結(jié)構(gòu)用鋼量。

墻板式阻尼器（實(shí)物）

本工程采用裝配化全鋼結(jié)構(gòu)，所有鋼柱、鋼梁及鋼筋桁架樓承板均為工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配化安裝，比傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)縮短工期50%以上。

裝配化鋼結(jié)構(gòu)住宅部品部件

本工程框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)采用高強(qiáng)螺栓和焊接結(jié)合的復(fù)合形式，既照顧了裝配化施工的要求，相比全螺栓連接也降低了造價。

鋼結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）地腳螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（鋼柱生根）

本工程地腳螺栓分為兩種型號：D24*810共計(jì)864支，材質(zhì)為Q235B;D36*1260共計(jì)108支,材質(zhì)為Q345B。 現(xiàn)場施工采用單層定位板及鋼筋連接固定。本工程地腳錨形式多樣，剪力墻部位錨栓較多，控制需更為精確，作為錨栓施工作業(yè)的重點(diǎn)，項(xiàng)目部將加大管控力度，確保每支錨栓的施工質(zhì)量。

（2）樁墻一體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程地下室外墻采用現(xiàn)澆混凝土，無肥槽，使用單側(cè)支模架進(jìn)行單側(cè)支模。次梁通過地下室外墻中預(yù)留的連接板進(jìn)行連接。外墻鋼筋通過與鋼柱連接板焊接連接，混凝土澆筑完成后鋼柱與外墻及支護(hù)樁形成一體。 

水暖電專業(yè)

裝配式建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)是涵蓋主體結(jié)構(gòu)、水暖電專業(yè)、裝飾裝修集成一體的裝配式設(shè)計(jì)，采用BIM三維軟件將建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、裝飾等專業(yè)通過信息化技術(shù)的應(yīng)用，將水暖電位與主體裝配式結(jié)構(gòu)、裝飾裝修實(shí)現(xiàn)集成一體化的設(shè)計(jì)，并預(yù)先解決各專業(yè)間在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配施工過程中的協(xié)同問題。

水平方向的水暖電設(shè)計(jì)

豎直方向的水暖電設(shè)計(jì)

信息化技術(shù)應(yīng)用

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段：通過同圖軟公司的合作開發(fā)的BIMCloud云，將三維數(shù)字模型傳輸?shù)浇ㄕxChinaBIM的系統(tǒng)平臺上，各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員通過數(shù)據(jù)無縫的對接、全視角可視化的設(shè)計(jì)協(xié)同完成裝配式建筑鋼梁、鋼柱、墻板、樓板、水暖電、裝飾裝修的設(shè)計(jì)，并實(shí)時增量傳輸各自專業(yè)的設(shè)計(jì)信息。通過智能化的預(yù)警提示、全流程的是智能識別與監(jiān)控，自動分析出各專業(yè)之間的設(shè)計(jì)信息不對等，主動提示處理方案，幫助各專業(yè)設(shè)計(jì)人員迅速完成全專業(yè)的設(shè)計(jì)協(xié)同工作。

裝配式構(gòu)件生產(chǎn)階段：將BIM模型實(shí)時獲取構(gòu)件的尺寸、材料、性能等參數(shù)信息，通過建誼ChinaBIM平臺將參數(shù)信息轉(zhuǎn)換為符合CNC的加工數(shù)據(jù)，并制定相應(yīng)的構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃，向施工單位實(shí)時傳遞構(gòu)件生產(chǎn)的進(jìn)度信息。在建誼ChinaBIM平臺上將設(shè)計(jì)模型與裝配式構(gòu)件所需信息互聯(lián)，有效的保證裝配式構(gòu)件參數(shù)、質(zhì)量、生產(chǎn)過程的全流程的備案機(jī)制，為交付后的物業(yè)運(yùn)維提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支撐。

項(xiàng)目施工階段：通過建誼ChinaBIMCloud平臺對裝配式建筑的施工開展全視角和多重進(jìn)度匹配的虛擬施工，對包含施工現(xiàn)場場平布置、運(yùn)輸車輛往來路線、施工機(jī)械、塔吊布置在內(nèi)的施工全流程進(jìn)行優(yōu)化。提高裝配式建筑的施工效率，縮短整個項(xiàng)目的施工周期。

建誼BIMCloud云

  基于BIM的虛擬施工優(yōu)化及管理

簡約：簡單留給用戶、后臺綜合管控、精致的標(biāo)準(zhǔn)化部品部件、住宅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、組裝方式簡單。

快捷：用數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)、工廠化加工（不受季節(jié)影響）、現(xiàn)場組裝、干作業(yè)、施工速度快，工程時間節(jié)省50%。

優(yōu)質(zhì)：雙模檢驗(yàn)，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)可視化過程監(jiān)控，通過協(xié)同共享平臺、廣納優(yōu)質(zhì)人才資源、部品部件資源，甄選優(yōu)良部品部件，產(chǎn)品更優(yōu)質(zhì)。

價廉：資源整合，平臺經(jīng)濟(jì)，成本降低30%，設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)一體化，高效的生產(chǎn)效率、批量生產(chǎn)帶來綜合成本的降低。

基于BIM的虛擬施工管理：

（1）粗放式管理向精細(xì)化管理轉(zhuǎn)變：過往項(xiàng)目管理過程中，在經(jīng)濟(jì)投入、成本控制、人員管理、質(zhì)量監(jiān)管等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中沒有一套合理有效的運(yùn)行體制，管理中只是為了完成某一既定目標(biāo)，而沒有一個科學(xué)有效的過程。而工程項(xiàng)目精細(xì)化管理體系包含一系列管理制度和辦法。BIM技術(shù)的引入，使得虛擬施工成為可實(shí)施項(xiàng)，在施工之前，將施工模型、勞動力模型、進(jìn)度模型、質(zhì)量模型、安全模型、成本模型建立完成，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。它使得崗位分工越來越精細(xì)化，工程質(zhì)量的精細(xì)化對現(xiàn)代管理的必然要求，是建立在常規(guī)管理的基礎(chǔ)上，并將常規(guī)管理引向深入的基本思想和管理模式，是一種以最大限度地減少管理所占用的資源和降低管理成本為主要目標(biāo)的管理方式。

（2）前臺管理向后臺管控轉(zhuǎn)變：以“大后臺、小前端”的項(xiàng)目管理方式，項(xiàng)目成本管控、質(zhì)量管理、安全管理、技術(shù)支持、虛擬施工模型指導(dǎo)等更多的依托于后臺管理與支撐，以便于前臺更加快捷、高效的執(zhí)行。前、后臺工作利用同一個平臺，包括：微信平臺、企業(yè)郵箱、建華一體機(jī)、BIMcloud等。根據(jù)各崗位工作內(nèi)容相互對接與協(xié)同。達(dá)到精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化的目的。

團(tuán)隊(duì)管理：

后臺虛擬團(tuán)隊(duì)——前臺執(zhí)行團(tuán)隊(duì)——產(chǎn)業(yè)化工人團(tuán)隊(duì)。

產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)導(dǎo)成員——產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目班子——產(chǎn)業(yè)化工人。

建誼集團(tuán)成立組以裝式鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化，采用BIM模型及云平臺管理模式，組件一支產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，打造精品 過程管理。

鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)品的實(shí)施落地源于模型及虛擬的支撐、大數(shù)據(jù)的支撐、標(biāo)準(zhǔn)的支撐、崗位工作流的支撐以及內(nèi)外部資源的整合利用。BIM技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用離不開平臺的支持。

項(xiàng)目實(shí)施過程

鋼構(gòu)件加工工藝流程

鋼梁加工流程

鋼柱加工流程

施工安裝

墻板安裝

樓板安裝

效益分析

表1 成壽寺B5項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的成本增量分析表

表2.成壽寺B5項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)住宅與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)材料消耗比較分析